锂硫电池因1675 m A h g-1的超高理论比容量而被我们所熟悉,成为下一代电动汽车领域应用的有力候选电池。然而,尽管在过去三十年间一直被积极地研究,它却一直未能商业化。困扰Li-S电池发展的主要问题有单质硫固有的导电子-离子缺陷、电化学反应中间体在电解液中溶解导致的“穿梭效应”。本篇论文针对以上问题提出了正极的改性手段:首先是采用与碳材料复合并掺杂卤化物的手段来增强硫正极活性材料的电子和离子传输能力;其次通过金属化合物对多硫化物进行物理和化学吸附、固定,来进一步缓解“穿梭效应”,以全面提升正极的性能。采用改性后的正极来组装Li-S电池,测试电化学性能,并对其改性的机理进行探索,具体的研究思路如下:1.KI掺杂的碳基硫材料作为锂硫电池正极材料的研究:采用多壁碳纳米管（MWCNT）作为硫负载的主体来合成S-MWCNT材料,通过微乳液法将KI引入,得到S-MWCNT@KI材料。对比未掺杂或者简单混合KI的样品材料,我们合成的正极在0.1 C和1 C条件下,容量分别为1419.9 m A h g-1和840.1 m A h g-1;在1 C条件下,电池的容量衰减率较低,循环120次的平均容量衰减率为0.058%,表现出了更优秀的电化学性能。2.卤化物掺杂改性碳基硫正极材料的机理研究:针对微乳液法合成S-MWCNT@KI材料,为了进一步探索其性能提高的机理,我们采用与KI相似性质的卤族元素KF、KCl以及KBr,通过相同的合成方法,得到不同卤化物掺杂的复合材料。通过紫外、XPS以及一系列电化学性能测试,证明了KI掺杂作用的独特性。研究表明KI在碳和硫两种材料之间起着桥联作用,构建了新的电子传输通道,通过这条路径,离子电导率得到了提高,还降低了离子迁移活化能和电子跃迁能级,这有效提升了S-MWCNT@KI材料的电化学性能。3.Ti O2对锂硫电池正极材料的改性研究:通过浸渍法获取二氧化钛前驱溶液,将其与S-MWCNT材料混合高温煅烧,得到复合正极材料Ti O2@MWCNT@S。实验结果表明,对比未添加Ti O2或者简单球磨得到的Ti O2-MWCNT-S材料,我们浸渍法得到的复合正极材料具有更好的改性效果,其装配的电池在0.2 C下首圈放电容量能达到1114.9 m A h g-1,且在循环100圈后仍能保持512.1 m A h g-1的放电容量,循环性能大幅提高。这表明Ti O2@MWCNT@S复合正极材料能有效与多硫化物结合,抑制“穿梭效应”,提高了其对快速氧化还原动力学的催化活性,这促进了电池性能的提升。